本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)及預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)化石能源日趨減少，環(huán)境污染日劇加劇，惡劣氣候狀況頻發(fā)已成為全球性課題，可再生清潔能源的開發(fā)和應(yīng)用正逐步占據(jù)世界各國能源戰(zhàn)略的制高點。太陽能以其取之不盡用之不竭，分布廣泛，又安全又清潔等的特點，已經(jīng)成為理想的新一代可再生能源。
光伏發(fā)電分為離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種形式，隨著光伏并網(wǎng)技術(shù)的成熟與發(fā)展，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電已成為主流趨勢。由于大規(guī)模集中并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量的急速增加，光伏電站的日輸出功率具有隨機(jī)波動特點，在變化過程中還會出現(xiàn)由于天氣突變造成短時間輸出功率急劇變化的現(xiàn)象。因此，光伏電站接入電網(wǎng)，會給電網(wǎng)可靠性，穩(wěn)定性帶來諸多問題，而且給電網(wǎng)調(diào)度增加困難。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率固有的間歇性和不可控等缺點是對電網(wǎng)的沖擊成為制約并網(wǎng)光伏發(fā)電的重要元素。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量受當(dāng)?shù)靥栞椛淞?、溫度、太陽能電池板性能等方面因素的影響。其中太陽輻射強度的大小直接影響發(fā)電量的多少，輻射強度越大，發(fā)電量越大，功率越大。
太陽輻射受季節(jié)和地理等因素的影響，具有明顯的不連續(xù)性和不確定性特點，有著顯著的年度變化、季節(jié)變化和日變化周期，且大氣的物理化學(xué)狀況如云量、濕度、大氣透明度也影響著太陽輻射的強弱。
我們急需要一套有效的光伏預(yù)測系統(tǒng)，還要對有效結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，從而對光伏并網(wǎng)工作做有效依據(jù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對光伏組件發(fā)電量的準(zhǔn)確快速的預(yù)測，其精度超過85％，完全符合電網(wǎng)對太陽能并網(wǎng)電站電力負(fù)荷輸出的調(diào)度要求。
本發(fā)明揭示了一種光伏發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)，包括定時啟動預(yù)測模塊，手動啟動預(yù)測模塊，預(yù)測統(tǒng)計運算模塊，設(shè)備管理模塊，天氣檢測模塊，其中：
所述定時啟動預(yù)測模塊與預(yù)測統(tǒng)計運算模塊連接，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有啟動時間，在到達(dá)啟動時間后觸發(fā)預(yù)測統(tǒng)計運算模塊對設(shè)備，天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計；
所述天氣檢測模塊通過檢測接口連接國際氣象站服務(wù)器，可以實時讀取實時天氣狀況，實時云層數(shù)據(jù)，實時溫濕度，實時氣壓及實時風(fēng)壓值，還可以讀取歷史天氣數(shù)據(jù)，將讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A(yù)測統(tǒng)計運算模塊進(jìn)行預(yù)測，同時發(fā)送至數(shù)據(jù)庫保存；
所述設(shè)備管理模塊連接光伏發(fā)電設(shè)備的服務(wù)器，以獲取光伏發(fā)電設(shè)備的編號，經(jīng)緯度，放置角度及光伏材料類型數(shù)據(jù)，同時設(shè)備管理模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A(yù)測統(tǒng)計運算模塊進(jìn)行預(yù)測，同時發(fā)送至數(shù)據(jù)庫保存；
所述手動啟動預(yù)測模塊與預(yù)測統(tǒng)計運算模塊連接，以手動觸發(fā)啟動預(yù)測系統(tǒng)；
所述預(yù)測統(tǒng)計運算模塊將統(tǒng)計的天氣數(shù)據(jù)，設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，利用數(shù)學(xué)模型運算獲得預(yù)測發(fā)電量，并將預(yù)測的發(fā)電量及發(fā)電功率值存儲至數(shù)據(jù)庫內(nèi)。
一種光伏發(fā)電預(yù)測方法，其包括如下步驟：
a、在定時啟動預(yù)測模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)置預(yù)測啟動時間值，所述定時啟動預(yù)測模塊每一小時觸發(fā)一次，在時間值到達(dá)預(yù)設(shè)的啟動時間時，啟動預(yù)測程序，觸發(fā)預(yù)測統(tǒng)計模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)讀?。?/p>
b、設(shè)備管理模塊連接到設(shè)備服務(wù)器讀取待預(yù)測的光伏設(shè)備的信息，包括設(shè)備編號，設(shè)備所在地的經(jīng)緯度，設(shè)備的安裝角度，安裝坡度，光伏材料及光伏板的數(shù)量，并將讀取的數(shù)據(jù)傳輸給預(yù)測統(tǒng)計模塊及數(shù)據(jù)庫；
c、所述預(yù)測統(tǒng)計模塊根據(jù)設(shè)備管理模塊反饋的數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備所在地的經(jīng)緯度確定設(shè)備所在的國家和城市，啟動天氣檢測模塊采集該地的天氣數(shù)據(jù)；
d、所述天氣檢測模塊通過天氣接口連接到國際氣象站服務(wù)器，讀取待預(yù)測光伏設(shè)備所在地的天氣數(shù)據(jù)，包括實時天氣狀況，實時云層數(shù)據(jù)，實時溫濕度值，實時氣壓值及實時風(fēng)壓值，還讀取歷史天氣數(shù)據(jù)，將讀取的數(shù)據(jù)傳輸給預(yù)測統(tǒng)計模塊及數(shù)據(jù)庫；
e、所述預(yù)測統(tǒng)計模塊將天氣數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)合預(yù)測算法中進(jìn)行運算獲得預(yù)測的發(fā)電量及發(fā)電功率值，并將該預(yù)測值存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時開啟下一輪循環(huán)繼續(xù)步驟a～e。
所述步驟e中預(yù)測算法各步驟包括確定太陽位置，計算光譜入射強度，發(fā)電量的計算，通過確定的太陽位置獲得具體的太陽時，經(jīng)緯度入射角以及大氣質(zhì)量，根據(jù)這些數(shù)據(jù)獲得各個波長下的光譜輻射強度，結(jié)合各個波長的光譜輻射強度從而計算得出短路電流值，進(jìn)而計算得到發(fā)電量。
作為優(yōu)選，太陽位置獲得太陽時，經(jīng)緯度入射角以及大氣質(zhì)量，其中：
大氣質(zhì)量由天頂角的余弦的倒數(shù)求得：θz為天頂角；
太陽時Solar time＝Standard time+E+4(Lst-Lloc)，其中Standard time表示標(biāo)準(zhǔn)時間，單位為XX：XX，
E＝229.2(0.000075+0.001868cosB-0.032077sinB-0.014615cos2B-0.04089sin2B)，
Lst是標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度，Lloc是本地經(jīng)度，n是一年中的第幾天；
入射角θ表示直射到平面的光束與平面法線所成的角，
cosθ＝sinδsinφcosβ-sinδcosφsinβcosγ+cos δcosφcosβcosω+cosδsinφsinβ cos γ cosω+cosδsinβsinγsinω，
其中：緯度φ表示當(dāng)?shù)鼐暥?，北邊為正?90°≤φ≤90°；
赤緯角δ＝(180/π)(0.006918-0.399912cosB+0.070257sinB-0.006758cos2B+0.000907sin2B-0.002697cos3B+0.00148sin3B)，-23.45°≤δ≤23.45°；
斜度β：0°≤β≤180°；
方位角γ：-180°≤γ≤180，西為正東為負(fù)；
時角ω：正午為0，早上負(fù)下午正，一小時＝15°。
作為優(yōu)選，光譜入射強度分為直射光譜及散射光譜，
直射光譜輻射強度Idλ＝HOλDTrλTaλTwλToλTuλ，
其中，Hoλ是在平均日地距離下波長為λ的地外輻射；
TrλTaλTwλToλTuλ分別是因為瑞麗散射、塵埃衰減、水蒸氣吸收、臭氧吸收、統(tǒng)一混合空氣吸收引起的在波長λ下的透射率方程，D是日地距離修正因子
D＝1.00011+0.034221cosφ+0.00128sinφ+0.000719cos2φ+000077sin2φ
φ＝2π(d-1)/365，d是一年中的第幾天(1-365)；
散射光譜輻射強度Isλ＝Irλ+Iaλ+Igλ；
其中Irλ表示氣溶膠反射值，Iaλ表示塵埃反射值；Irλ表示其他懸浮物反射值；
。
作為優(yōu)選，運用公式通過掃描法從電壓為0處一直掃描到電流為0處得到一組I-V曲線，記錄電壓和電流的乘積來最大功率輸出，根據(jù)最大功率點電壓和電流，求出指定太陽時條件下的功率輸出，乘以兩時間節(jié)點的時間差就得到了指定太陽時條件下的產(chǎn)能輸出。
作為優(yōu)選，所述瑞利散射
其中M’是氣壓關(guān)聯(lián)的大氣質(zhì)量，M’＝MP/P0，其中P0＝1013mb，MP是表面壓強，單位為mb；
塵埃衰減表達(dá)式：
其中αn和βn的值通過一個大氣氣溶膠模型得出，波長小于0.5μm時α1＝1.0274，波長大于等于0.5μm時α2＝1.2060，可以通過一個單一的αn值來代表這個模型，即αn＝1.14；βn的值應(yīng)該對不同的光譜間隙都取不同的值以滿足在0.5μm左右渾濁度的精確度要求；
水蒸氣吸收Twλ＝exp[-0.2385awλWM/(1+20.07awλWM0.45]；
其中W是可降水量，awλ是水蒸氣吸收因子，M是大氣質(zhì)量；
臭氧吸收Toλ＝exp(-aoλO3M0)；
統(tǒng)一混合氣體透射率方程為：
其中其中O3是0.34，h0為最大臭氧密度的高度，為22km，M0是臭氧質(zhì)量，單位弧度，M0＝(1+h0/6370)/(cosZ2+2*(h0/6370))0.5，auλ為吸收系數(shù)和空氣數(shù)量的統(tǒng)一，aoλ是根據(jù)實際環(huán)境觀測產(chǎn)生的參考值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種光伏發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)采用了B/S模式，用戶登錄系統(tǒng)不需要安裝其他插件，所有操作必須在用戶成功登陸并授權(quán)的情況下進(jìn)行。具體功能效果如下：實時監(jiān)控：預(yù)測信息、實時信息、氣象信息、狀態(tài)監(jiān)控；曲線展示：功率及氣象的歷史曲線展示、預(yù)測曲線展示；發(fā)電計劃：發(fā)電計劃管理(實時)；統(tǒng)計分析：完整性、功率誤差；數(shù)據(jù)報表：功率預(yù)測、實際發(fā)電、輻照度統(tǒng)計；
該系統(tǒng)使用的預(yù)測方法首先使用了國際知名的氣象機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，可以實時獲取全球眾多城市的高精度天氣預(yù)報數(shù)值。采用的天氣數(shù)據(jù)是以小時為單位。影響光伏預(yù)測結(jié)果的因素有：溫度(每小時最高溫度，每小時最低溫度)，濕度，氣壓，云層數(shù)量，風(fēng)速，天氣狀況。預(yù)測方法也考慮了光伏材料，光伏設(shè)備實際擺放角度，坡度以及光伏板數(shù)量(標(biāo)準(zhǔn)版)等設(shè)備因素，系統(tǒng)平均預(yù)測精度超過85％，完全可以達(dá)到電網(wǎng)對太陽能并網(wǎng)電站電力負(fù)荷輸出的調(diào)度要求。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
本發(fā)明所揭示的一種光伏發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)，包括定時啟動預(yù)測模塊，手動啟動預(yù)測模塊，預(yù)測統(tǒng)計運算模塊，設(shè)備管理模塊，天氣檢測模塊，數(shù)據(jù)庫及存儲分析模塊，其中：
所述定時啟動預(yù)測模塊與預(yù)測統(tǒng)計運算模塊連接，其內(nèi)部預(yù)設(shè)有啟動觸發(fā)時間，在到達(dá)啟動時間后觸發(fā)預(yù)測統(tǒng)計運算模塊對設(shè)備，天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計；
所述天氣檢測模塊通過天氣接口連接國際氣象站服務(wù)器，可以實時讀取實時天氣狀 況，實時云層數(shù)據(jù)，實時溫濕度，實時氣壓及實時風(fēng)壓值，將讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A(yù)測統(tǒng)計運算模塊以及數(shù)據(jù)庫；
所述設(shè)備管理模塊連接光伏發(fā)電設(shè)備的服務(wù)器，以獲取光伏發(fā)電設(shè)備的編號，經(jīng)緯度，放置角度，光伏材料類型以及歷史發(fā)電功率，同時設(shè)備管理模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A(yù)測統(tǒng)計運算模塊以及數(shù)據(jù)庫；
所述手動啟動預(yù)測模塊與預(yù)測統(tǒng)計運算模塊連接，以網(wǎng)頁操作形式觸發(fā)啟動預(yù)測系統(tǒng)；
所述預(yù)測統(tǒng)計運算模塊將統(tǒng)計的天氣數(shù)據(jù)，設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，利用數(shù)學(xué)模型運算獲得預(yù)測發(fā)電量，并將預(yù)測的發(fā)電量及發(fā)電功率值存儲至數(shù)據(jù)庫內(nèi)；
數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲有設(shè)備信息，包括設(shè)備所在經(jīng)緯度，光伏板數(shù)量，光伏板材料，逆變器型號，電池型號等；天氣信息，包括記錄氣象時間，氣象狀況，輻射量，溫度，濕度，風(fēng)速等；以及歷史數(shù)據(jù)：設(shè)備編號，預(yù)測值，實際值，創(chuàng)建時間。
所述分析模塊讀取數(shù)據(jù)庫中存儲的各項數(shù)據(jù)，匯總某一個光伏組件在一個月或一年內(nèi)的功率預(yù)測情況及實際情況比對表，從而分析出預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)測精度，同時可以根據(jù)發(fā)電量和天氣數(shù)據(jù)獲得對發(fā)電量影響的天氣參數(shù)。
一種光伏發(fā)電預(yù)測方法，其包括如下步驟：
a、在定時啟動預(yù)測模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)置預(yù)測啟動時間值，所述定時啟動預(yù)測模塊每一小時觸發(fā)一次，在時間值到達(dá)預(yù)設(shè)的啟動時間時，啟動預(yù)測程序，觸發(fā)預(yù)測統(tǒng)計模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)讀??；
b、設(shè)備管理模塊連接到設(shè)備服務(wù)器讀取待預(yù)測的光伏設(shè)備的信息，包括設(shè)備編號，設(shè)備所在地的經(jīng)緯度，設(shè)備的安裝角度，安裝坡度，光伏材料及光伏板的數(shù)量，并將讀取的數(shù)據(jù)傳輸給預(yù)測統(tǒng)計模塊；
c、所述預(yù)測統(tǒng)計模塊根據(jù)設(shè)備管理模塊反饋的數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備所在地的經(jīng)緯度確定設(shè)備所在的國家和城市，啟動天氣檢測模塊采集該地的天氣數(shù)據(jù)；
d、所述天氣檢測模塊通過天氣接口連接到國際氣象站服務(wù)器，讀取待預(yù)測光伏設(shè)備所在地的天氣數(shù)據(jù)，包括實時天氣狀況，實時云層數(shù)據(jù)，實時溫濕度值，實時氣壓值及實時風(fēng)壓值，還讀取歷史天氣數(shù)據(jù)，將讀取的數(shù)據(jù)傳輸給預(yù)測統(tǒng)計模塊；e、所述預(yù)測統(tǒng)計模塊將天氣數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)合預(yù)測算法中進(jìn)行運算獲得預(yù)測的發(fā)電量及發(fā)電功率值，并將該預(yù)測值存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時開啟下一輪循環(huán)繼續(xù)步驟a～e。
所述步驟e中預(yù)測算法各步驟包括確定太陽位置，計算光譜入射強度，發(fā)電量的計算，具體計算步驟如下：
步驟一：太陽位置計算
太陽位置計算指的是太陽入射角和大氣質(zhì)量的計算，其中計算大氣質(zhì)量，需要天頂角；計算入射角則需要(平板)方位角和平板斜度等；
大氣質(zhì)量的大小可由天頂角的余弦的倒數(shù)求得：
太陽時的計算可由下列公式給出：
Solar time＝Standard time+E+4(Lst-Lloc) (4.2)
其中：Standard time表示標(biāo)準(zhǔn)時間，單位為XX：XX，
E＝229.2(0.000075+0.001868cosB-0.032077sinB-0.014615cos2B-0.04089sin2B)，
Lst是標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度，Lloc是本地經(jīng)度，n是一年中的第幾天。
入射光角度θ表示直射到平面的光束與平面法線所成的角，計算方法：
cosθ＝sinδsinφcosβ-sinδcosφsinβcosγ+cosδcosφcosβcosω+cos δsinφsinβcosγcosω+cos δsinβsinγsinω；
其中：緯度φ：當(dāng)?shù)鼐暥?，北邊為正?90°≤φ≤90°；
赤緯角δ：δ＝(180/π)(0.006918-0.399912cosB+0.070257sinB-0.006758cos2B+0.000907sin2B-0.002697cos3B+0.00148sin3B)。-23.45°≤δ≤23.45°
斜度β：0°≤β≤180°，斜度大于90°表示平面有一個向下朝向的分量。
方位角γ：-180°≤γ≤180，西為正東為負(fù)。
時角ω：正午為0，早上負(fù)下午正，一小時＝15°。
其他角：天頂角θz、太陽高度角αs、太陽方位角γs：天頂角為地面垂線與太陽光線的夾角，可由公式：cosθz＝cosφcosδcosω+sinφsinδ求得；
太陽高度角為水平線與太陽光線的夾角，即天頂角的補角，可由公式：sinαs＝sinφsinδ+cosφcosω求得；
太陽方位角為太陽光線在水平面上的投影與南方向線的夾角，西為正東為負(fù)。
步驟二：光譜入射強度計算
從太陽位置計算過程得出某一具體太陽時和經(jīng)緯度的入射角以及大氣質(zhì)量之后，可由這一時刻的入射角和大氣質(zhì)量求出各個波長下的光譜輻射強度。
輻射到傾斜平面上的總的光譜入射輻射強度大小可以通過該傾斜平面上的直射輻射分量和散射輻射分量相加得到，根據(jù)直射光譜輻射強度和傾斜平面的散射光譜輻射強度可以求出該傾斜平面上的總的光譜入射輻射強度大小。
光譜入射強度的計算主要是為了方便通過不同光伏面板的光譜響應(yīng)大小求出指定面積下的光生電流大小。盡管可以通過指定地點的歷史輻射強度數(shù)據(jù)庫進(jìn)行總的廣譜輻射強度的估算，但是知道了總的廣譜輻射強度的大小后只能通過一個1000W/m2 25℃下的光伏電池板效率估算其產(chǎn)能，無法考慮大氣質(zhì)量和天氣參數(shù)對光譜的影響，而光伏電池板對不同光譜的響應(yīng)是有差別的，因此計算結(jié)果會相當(dāng)不精確。因此需要求出不同天氣條件和大氣質(zhì)量下的光譜輻射強度的大小而非廣譜輻射強度的大小
直射光譜輻射強度可以通過下式計算得出：
Idλ＝HOλDTrλTaλTwλToλTuλ (4.3)
其中，Hoλ是在平均日地距離下波長為λ的地外輻射；TrλTaλTwλToλTuλ分別是因為瑞麗散射、塵埃衰減、水蒸氣吸收、臭氧吸收、統(tǒng)一混合空氣吸收引起的在波長λ下的透射率方程，在水平表面上的直射輻射可以通過乘以一個cosθz求得；
D是日地距離修正因子，可以按照下述公式計算
D＝1.00011+0.034221cosφ+0.00128sinφ+0.000719cos2φ+
000077sin2φ (4.4)
φ＝2π(d-1)/365 (4.5)
d是一年中的第幾天(1-365)。
瑞利散射透射率：
其中M’是氣壓關(guān)聯(lián)的大氣質(zhì)量，M’＝MP/P0，其中P0＝1013mb，MP是表面壓強，單位為mb。
氣溶膠(塵埃衰減)透射率：
其中αn和βn的值通過一個鄉(xiāng)村氣溶膠模型得出，波長小于0.5μm時α1＝1.0274，波長大于等于0.5μm時α2＝1.2060，可以通過一個單一的αn值來代表這個模型，即αn＝1.14。βn的值應(yīng)該對不同的光譜間隙都取不同的值以滿足在0.5μm左右渾濁度的精確度要求(在垂直方向上的浮塵光學(xué)深度)。
水蒸氣吸收透射率：
Twλ＝exp[-0.2385awλWM/(1+20.07awλWM0.45] (4.8)
其中W是可降水量(cm)，awλ是水蒸氣吸收因子，是波長的方程，M是大氣質(zhì)量。
臭氧吸收率方程為：
Toλ＝exp(-aoλO3M0) (4.9)
其中：O3是0.34，aoλ是根據(jù)實際環(huán)境觀測產(chǎn)生的參考值，臭氧質(zhì)量M0＝(1+h0/6370)/(cosZ2+2*(h0/6370))0.5，h0為最大臭氧密度的高度，大概22km
統(tǒng)一混合氣體吸收透射率方程為：
其中，auλ為吸收系數(shù)和空氣數(shù)量的統(tǒng)一。
散射光譜輻射計算，水平平板上的散射光譜輻射強度的大小可以通過下面的表達(dá)式給出：
Isλ＝Irλ+Iaλ+Igλ (4.11)其中：氣溶膠
反射
塵埃反射
其他懸浮物反射Igλ＝(IdλcogZ+Irλ+Iaλ)rsλrgλ/(1-rsλrgλ) (4.14)
其中：
rsλ＝Toλ′Twλ′Taaλ′[0.5(1-Trλ′)+(1-F′s)T′rλ(1-T′aaλ)] (4.15)
τaλ＝λ-1.14。
Fs＝1-0.5exp[(AFS+BFScosZ)cosZ] (4.18)
AFS＝ALG[1.459+ALG(0.1595+ALG0.4129)] (4.19)
BFS＝ALG[0.0783+ALG×(-0.3824-ALG0.5874)] (4.20)
ALG＝ln(1-<cosθ>) (4.21)
總的散射入射Isλ需要乘以CS，表達(dá)式為：
當(dāng)考慮的作用平面變?yōu)閮A斜平面的時候，散射輻射的光譜輻射強度大小可以通過下述表達(dá)式求解得到：
傾斜平板上總的光譜入射輻射強度大小
ITλ＝IdλcosZ+Isλ (4.26)
云的影響
其中，Etotal為實際的太陽總輻射量，Eclear為晴空大氣條件下的太陽總輻射量，TC為云量，取值范圍為0-1，a和b為經(jīng)驗系數(shù)，在這里取值分別為0.7和0.8。
溫度影響
Nu＝0.86Re1/2Pr1/3 (4.28)
其中為雷諾數(shù)，ρ、v、D分別為空氣的密度、風(fēng)速和板子的特征長度，μ為流體的粘性系數(shù)，Pr為普朗克數(shù)，在這里假定空氣的溫度為30℃，通過查表得，Pr數(shù)取值為0.7，空氣粘性系數(shù)大小取值1.6e-5，密度取值1.165kg/m3，特征長度為即板子面積除以四分之一個板子周長，計算得出了當(dāng)前條件下的Nu數(shù)之后就可以求出當(dāng)前條件下的對流傳熱系數(shù)h，通過Nu數(shù)公式：
其中h為對流傳熱系數(shù)，D為特征長度，k為空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，查表得30℃空氣的導(dǎo)熱系數(shù)大小為0.0267W/(m·K)，
Eirradiance×85％×70％＝h(Tpanel-TEnvironment)×2 (4.30)
然后即可通過環(huán)境溫度TEnvironment求解板子溫度Tpanel，其中，Eirradiance是當(dāng)前太陽時下的入射輻射強度，單位是W/m2。
步驟三：產(chǎn)能計算
光生電流的計算
短路電流：
其中，Isc為短路電流，Pin(λ)為各個波長下的太陽光譜輻射強度，SR為對應(yīng)的各個波長下的光譜響應(yīng)，Apanel為光伏電池板的面積。
根據(jù)短路電流，通過單二極管等效模型公式得到光生電流，單二極管等效模型的公式為：
根據(jù)該模型，令V＝0，光生電流的求法可以參考下述公式：
上述兩個公式中的n為二極管理想因子，k為玻爾茲曼常數(shù)，值為1.3806488×10-23，T為板子的溫度，單位為K，V為電壓，RS和Rsh分別為串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻，Io為飽和電流，q為電子電量，值為1.602176462×10-19C。
經(jīng)過測試可知，采用單二極管等效模型考慮串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的情況下與不考慮這兩個電阻的情況下求得的光生電流和短路電流的值幾乎沒有差別，在同等光照條件下V＝0的時候光生電流可以近似認(rèn)為與短路電流相等。
開路電壓V0C的計算公式：
寄生電阻與飽和電流的計算
由于采用的是單二極管等效模型進(jìn)行的產(chǎn)能計算，所以需要考慮寄生電阻和飽和電流的影響，寄生電阻僅考慮一個串聯(lián)電阻Rs和一個并聯(lián)電阻Rsh。計算的方法為：
第一步：通過額定工況下的參考開路電壓Voc、短路電流Isc、最大功率點電壓Vm、最大功率點電流Im計算指定溫度下的開路電壓短路電流最大功率點電壓最大功率點電流
其中a和c分別是短路電流和開路電壓的溫度變化系數(shù)，ΔT＝T-Tref；
第二步：進(jìn)行迭代計算計算指定溫度下的串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻和飽和電流，迭代方法為下面的方程，迭代終止條件為Rs、Rsh、Io的值與前一迭代過程的值相比差別小于0.001，重復(fù)從上到下進(jìn)行下面方程的迭代計算即可得到一組串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻和飽和電流的值：
其中，VDm和IDm分別為二極管上的電壓和電流，初值分別選取和0進(jìn)行迭代。Rmpp是等效內(nèi)阻，初值選取進(jìn)行迭代，n為二極管理想系數(shù)，k為普朗克常數(shù)，T為面板溫度，q為電子電量，按照以上步驟進(jìn)行迭代，就可以求出指定溫度下的寄生電阻和飽和電流，根據(jù)經(jīng)驗，一般情況下迭代過程只需進(jìn)行5-6次即可收斂。
第三步：求取指定輻射強度下的寄生電阻。由于太陽能電池板的寄生電阻和飽和電流中與太陽輻射強度有關(guān)的量只有寄生電阻中的并聯(lián)電阻Rsh，所以這里只需要計算指定太陽輻射強度下的并聯(lián)電阻就可得出指定天氣和太陽入射條件下的寄生電阻以及飽和電流的大?。?/p>
產(chǎn)能的獲得
通過上述過程的計算之后，運用公式(4.32)通過掃描法從電壓為0處一直掃描到電流為0處可以得到一組I-V曲線，程序記錄電壓和電流的乘積來尋找最大的功率輸出，找到最大功率點電壓和電流，求出指定太陽時條件下的功率輸出，乘以兩時間節(jié)點的時間差就得到了指定太陽時條件下的產(chǎn)能輸出。
一天24小時重復(fù)上述計算過程，就得到了日產(chǎn)能。每個月的月頭到月尾重復(fù)上述的日產(chǎn)能計算過程，就得到了月產(chǎn)能。一年當(dāng)中從1到12月每個月進(jìn)行上述月產(chǎn)能的計算，就可以得到年產(chǎn)能。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾，因此，本發(fā)明保護(hù)范圍應(yīng)不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。